傳感器的簡單使用

一 、 實(shí) 驗(yàn) 目 的1 了 解 傳 感 器 的 工 作 過 程 ， 探 究 敏 感 元 件 的 特 性 2 學(xué) 會(huì) 傳 感 器 的 簡 單 使 用 二 、 實(shí) 驗(yàn) 原 理 傳 感 器 是 能 將 所 感 受 到 的 物 理 量 (如 力 、 熱 、 光 、 聲 等 )轉(zhuǎn) 換 成 便 于 測 量 的 量 (一 般 是 電 學(xué) 量 )的 一 類 元 件 其 工 作 過程 是 通 過 對(duì) 某 一 物 理 量 敏 感 的 元 件 將 感 受 到 的 信 號(hào) 按 一 定規(guī) 律 轉(zhuǎn) 換 成 便 于 利 用 的 信 號(hào) 例 如 ， 光 電 傳 感 器 是 利 用 光敏 電 阻 將 光 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 成 電 信 號(hào) ， 熱 電 傳 感 器 是 利 用 熱 敏 電 阻 或 金 屬 熱 電 阻 將 溫 度 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 成 電 信 號(hào) ， 轉(zhuǎn) 換 后 的 信 號(hào)經(jīng) 過 電 子 電 路 的 處 理 就 可 以 達(dá) 到 方 便 檢 測 、 自 動(dòng) 控 制 、 遙控 等 各 種 目 的 了 三 、 實(shí) 驗(yàn) 器 材 熱 敏 電 阻 、 光 敏 電 阻 、 多 用 電 表 、 鐵 架 臺(tái) 、 燒 杯 、 冷水 、 熱 水 、 小 燈 泡 、 學(xué) 生 電 源 、 繼 電 器 、 滑 動(dòng) 變 阻 器 、 開關(guān) 、 導(dǎo) 線 等 四 、 實(shí) 驗(yàn) 操 作1 研 究 熱 敏 電 阻 的 熱 敏 特 性(1 )按 如 圖 實(shí) 1 1 1 所 示 連 接 好 電 路 ， 將 熱 敏 電 阻 絕 緣 處 理 (2 )把 多 用 電 表 置 于 “ 歐 姆 檔 ” ， 并 選 擇 適 當(dāng) 的 量 程 測 出 燒 杯 中 沒 有 水 時(shí) 熱 敏 電 阻 的 阻 值 ， 并 記 下 溫 度 計(jì) 的 示 數(shù) 圖 實(shí) 1 1 1 (3 )向 燒 杯 中 注 入 少 量 的 冷 水 ， 使 熱 敏 電 阻 浸 沒 在 冷 水 中 ， 記 下 溫 度 計(jì) 的 示 數(shù) 和 多 用 電 表 測 量 的 熱 敏 電 阻 的 阻 值 (4 )將 熱 水 分 幾 次 注 入 燒 杯 中 ， 測 出 不 同 溫 度 下 熱 敏 電 阻 的 阻 值 ， 并 記 錄 (5 )根 據(jù) 記 錄 數(shù) 據(jù) ， 把 測 量 到 的 溫 度 、 電 阻 值 填 入 下 表 中 ， 分 析 熱 敏 電 阻 的 特 性 . 次 數(shù)待 測 量 溫 度 ( )電 阻 () (6 )在 如 圖 實(shí) 1 1 2 所 示 的 坐 標(biāo) 系 中 ， 粗 略 畫 出 熱 敏 電 阻 的 阻 值 隨 溫 度 變 化 的 圖 線 結(jié) 論 ： 根 據(jù) 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 和 R t圖 線 可 知 ， 熱 敏 電 阻 的 阻 值 隨 溫 度 的 升 高 而 減 小 ， 隨 溫 度 的 降 低 而 增 大 圖 實(shí) 1 1 2 2 研 究 光 敏 電 阻 的 光 敏 特 性 (1 )將 光 電 傳 感 器 、 多 用 電 表 、 燈 泡 、 滑 動(dòng) 變 阻 器 按 如 圖 實(shí) 1 1 3 所 示 電 路 連 接 好 ， 其 中 多 用 電 表 置 于 “ 100” 檔 ；(2 )先 測 出 在 室 內(nèi) 自 然 光 的 照 射 下 光 敏 電 阻 的 阻 值 ， 并 記 錄 數(shù) 據(jù) ；(3 )打 開 電 源 ， 讓 小 燈 泡 發(fā) 光 ， 調(diào) 節(jié) 小 燈 泡 的 亮 度 使 之 逐 漸 變 亮 ， 觀 察 表 盤 指 針 顯 示 電 阻 阻 值 的 情 況 ， 并 記 錄 ；(4 )用 手 掌 (或 黑 紙 )遮 光 時(shí) 電 阻 值 又 是 什 么 ？ 并 記 錄 圖 實(shí) 1 1 3 (5 )把 記 錄 的 結(jié) 果 填 入 下 表 中 ， 根 據(jù) 記 錄 數(shù) 據(jù) 分 析 光 敏 電 阻 的 特 性 .光 照 強(qiáng) 度 弱 中 強(qiáng) 無 光 照 射阻 值 ()結(jié) 論 ： 光 敏 電 阻 的 阻 值 隨 光 照 強(qiáng) 度 的 增 大 而 減 小 五 、 注 意 事 項(xiàng)1 在 做 熱 敏 電 阻 實(shí) 驗(yàn) 時(shí) ， 加 熱 水 后 要 等 一 會(huì) 兒 再 測 其 阻 值 ， 以 使 電 阻 溫 度 與 水 的 溫 度 相 同 ， 并 同 時(shí) 讀 出 水 溫 2 在 光 敏 電 阻 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 如 果 效 果 不 明 顯 ， 可 將 電 阻 部 分 電 路 放 入 帶 蓋 的 紙 盒 中 ， 并 通 過 蓋 上 小 孔 改 變 射 到 光 敏 電 阻 上 的 光 的 多 少 3 歐 姆 表 每 次 換 檔 后 都 要 重 新 調(diào) 零 (2 0 0 9 山 東 高 考 )為 了 節(jié) 能 和 環(huán) 保 ， 一 些 公 共 場 所 使用 光 控 開 關(guān) 控 制 照 明 系 統(tǒng) 光 控 開 關(guān) 可 采 用 光 敏 電 阻 來 控制 ， 光 敏 電 阻 是 阻 值 隨 著 光 的 照 度 而 發(fā) 生 變 化 的 元 件 (照度 可 以 反 映 光 的 強(qiáng) 弱 ， 光 越 強(qiáng) 照 度 越 大 ， 照 度 單 位 為lx) 某 光 敏 電 阻 RP在 不 同 照 度 下 的 阻 值 如 下 表 ： 照 度 (lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2電 阻 (k) 75 40 28 23 20 18 (1 )根 據(jù) 表 中 數(shù) 據(jù) ， 請(qǐng) 在 給 定 的 坐 標(biāo) 系 中 (圖 實(shí) 1 1 4 )描 繪 出阻 值 隨 照 度 變 化 的 曲 線 ， 并 說 明 阻 值 隨 照 度 變 化 的 特 點(diǎn) 圖 實(shí) 1 1 4 (2 )如 圖 實(shí) 1 1 5 所 示 ， 當(dāng) 1 、 2 兩 端 所 加 電 壓 上 升 至 2 V時(shí) ， 控 制 開 關(guān) 自 動(dòng) 啟 動(dòng) 照 明 系 統(tǒng) 請(qǐng) 利 用 下 列 器 材 設(shè) 計(jì) 一 個(gè) 簡 單 電 路 ， 給 1 、 2 兩 端 提 供 電 壓 ， 要 求 當(dāng) 天 色 漸 暗 照 度 降 低 至 1 .0 lx時(shí) 啟 動(dòng) 照 明 系 統(tǒng) ， 在 虛 線 框 內(nèi) 完 成 電 路 原 理 圖 (不 考 慮 控 制 開 關(guān) 對(duì) 所 設(shè) 計(jì) 電 路 的 影 響 ) 圖 實(shí) 1 1 5 提 供 的 器 材 如 下 ：光 敏 電 阻 RP(符 號(hào) ， 阻 值 見 上 表 )；直 流 電 源 E(電 動(dòng) 勢(shì) 3 V， 內(nèi) 阻 不 計(jì) )；定 值 電 阻 ： R1 1 0 k， R2 2 0 k， R3 4 0 k(限 選 其 中 之一 并 在 圖 中 標(biāo) 出 )；開 關(guān) S及 導(dǎo) 線 若 干 解 析 (1 )描 繪 圖 象 應(yīng) 注 意 ： 各 點(diǎn) 均 勻 分 布 在 圖 線 兩 側(cè) ， 且圖 線 應(yīng) 用 平 滑 曲 線 ， 而 不 能 成 為 各 點(diǎn) 的 連 線 光 敏 電 阻 的 阻 值 隨 光 照 度 變 化 的 曲 線 如 圖 實(shí) 1 1 6 所 示 圖 線 為 曲 線 ， 電 阻 與 照 度 成 非 線 性 變 化 關(guān) 系 圖 實(shí) 1 1 6 (2 )根 據(jù) 串 聯(lián) 電 阻 的 正 比 分 壓 關(guān) 系 ， E 3 V， 當(dāng) 照 度 降 低 至 1 .0 lx時(shí) ， 其 電 壓 升 至 2 V， 由 圖 線 知 ， 此 時(shí) 光 敏 電 阻 RP 2 0 k，URP 2 V， 串 聯(lián) 電 阻 分 壓 UR 1 V， 由 2 得 ： R 1 0 k， 故 選 定 值 電 阻 R1 . 電 路 原 理 如 圖 實(shí) 1 1 7 所 示 圖 實(shí) 1 1 7 答 案 (1 )如 圖 實(shí) 1 1 6 所 示光 敏 電 阻 的 阻 值 隨 光 照 度 變 化 特 點(diǎn) ： 光 敏 電 阻 的 阻 值 隨 光照 度 的 增 大 非 線 性 減 小 (2 )如 圖 實(shí) 1 1 7 所 示 傳 感 器 是 把 非 電 學(xué) 量 (如速 度 、 溫 度 、 壓 力 等 )的 變 化 轉(zhuǎn) 換成 電 學(xué) 量 的 變 化 的 一 種 元 件 ， 在自 動(dòng) 控 制 中 有 著 相 當(dāng) 廣 泛 的 應(yīng) 用 有 一 種 測 量 人 的 體 重 的 電 子 秤 ，其 測 量 部 分 的 原 理 圖 如 圖 實(shí) 1 1 8 中 的 虛 線 框 所 示 ， 它 主要 由 壓 力 傳 感 器 R(電 阻 值 會(huì) 隨 所 受 壓 力 大 小 發(fā) 生 變 化 的 可 變電 阻 )、 顯 示 體 重 大 小 的 儀 表 A(實(shí) 質(zhì) 是 理 想 的 電 流 表 )組成 壓 力 傳 感 器 表 面 能 承 受 的 最 大 壓 強(qiáng) 為 1 1 0 7 Pa， 且 已 知圖 實(shí) 1 1 8 壓 力 傳 感 器 R的 電 阻 與 所 受 壓 力 的 關(guān) 系 如 下 表 所 示 設(shè) 踏板 和 壓 桿 的 質(zhì) 量 可 以 忽 略 不 計(jì) ， 接 通 電 源 后 ， 壓 力 傳 感 器兩 端 的 電 壓 恒 為 4 .8 V， 取 g 1 0 m/s2 .請(qǐng) 回 答 ：壓 力 F/N 0 250 500 750 1000 1250 1500 電 阻R/ 300 270 240 210 180 150 120 (1 )該 秤 零 起 點(diǎn) (即 踏 板 空 載 時(shí) )的 刻 度 線 應(yīng) 標(biāo) 在 電 流 表 刻 度 盤_A處 (2 )如 果 某 人 站 在 該 秤 踏 板 上 ， 電 流 表 刻 度 盤 的 示 數(shù) 為 2 0 mA，這 個(gè) 人 的 體 重 是 _kg. 解 析 本 題 是 傳 感 器 的 應(yīng) 用 問 題 ， 考 查 學(xué) 生 的 實(shí) 驗(yàn) 與 探 究能 力 (1 )由 圖 表 知 ， 踏 板 空 載 時(shí) ， 壓 力 傳 感 器 電 阻 R 3 0 0 ， 此時(shí) A中 電 流 I A 1 .6 1 0 2 A.(2 )當(dāng) 電 流 I 2 0 mA 2 0 1 0 3 A時(shí) ， 壓 力 傳 感 器 的 電 阻 R 2 4 0 ， 對(duì) 應(yīng) 表 格 中 ， 這 個(gè) 人 的 質(zhì) 量 為5 0 kg.答 案 (1 )1 .6 1 0 2 (2 )5 0